列车运行自动控制系统讲座PPT.ppt

铁路列车运行自动控制系统维护 组长：高智强 目录 第一章. lkj2000型运行监控维护 第二章.ctcs-2级列车运行控制系统车载设备 第三章.ctcs-2级列车运行控制系统地面设备 第四章.ctcs-3级列车运行控制系统车载设备 第五章.ctcs-3级列车运行控制系统地面设备 第一章. lkj列车运行监控记录装置 一、lkj系统概述： 二、lkj系统组成： 掌握要求 lkj2000型监控装置的功能； lkj2000型监控装置的组成 它lkj是中国列车运行控制系统(ctcs chinese train control system)体系的组成部分，是用于防止列车冒进信 号、运行超速和列车溜逸的重要行车设备。它在实现安全速 度控制的同时，可采集记录与列车安全运行有关的各种机车 运行状态消息，促进了机车运行管理的自动化。 lkj是中国列控系统ctcs-0/1级的重要装置组成 在我国铁路既有线第六次提速中采用ctcs-2级列控系统 中，同时装设lkj。当列车超速防护系统正常工作时由atp 控车。当地面设备不满足ctcs-2级条件，或列车超速防护 故障时，c2可降低为ctcs-1级或ctcs-0级，由lkj控车 。 lkj列车运行监控记录装置 一、 概述 列车运行监控记录装置（简称监控装置） 源于上世纪80年代末，随着铁路运输发展对安 全生产的要求，以及更为客观地判定行车事故 责任，构思能否用微机技术实现对列车运行情 况的记录，该建议并得到了铁道部有关部门及 一些高等院校的重视，于1986年研发出样机 机车运行记录器（简称运记），开始在江 岸机务段和郑州机务段的机车上安装试运行。 监控装置起源 伴随着计算机技术的不断进步、轨道电路实 现发码化和在实践中的不断摸索完善，终于 在1989年有了成型产品jk型列车运行监 控记录装置，以后陆续开发了jk型、jk- 2h型、lkj-93型及lkj2000型监控装置。 监控装置的发展 伴随着计算机技术的不断进步、轨道 电路实现发码化和在实践中的不断摸 索完善，终于在1989年有了成型产品 jk型列车运行监控记录装置，以 后陆续开发了jk型、jk-2h型、 lkj-93型及lkj2000型监控装置。 它们都是利用计算机技术，采用车载数据 方式，将线路数据、允许速度及各类信号 机、车站坐标预先存储在监控装置数据芯 片中。当列车运行中，根据机车实际坐标 位置调用存储在数据芯片中的数据，同时 采集列车运行前方信号机显示状态，实时 计算列车制动距离，达到对列车运行安全 的监控作用。 二、系统成 lkj2000型监控装置于2000年通过部级鉴定，装 置基本组成结构主要由主机箱、显示器、速度传 感器、压力传感器等组成。列车行车命令通过轨 道传送给机车，地面线路数据存储在监控主机中 。主机完成列车运行速度、机车牵引工况、列车 管压力、机车信号色灯条件及地面线路参数的判 断、计算，及时发出相关指令，控制列车安全运 行。 lkj2000lkj2000主机箱主机箱 控制输出控制输出 通用式通用式 机车信号机车信号 端显示器端显示器 列车总线列车总线 机车工况输入机车工况输入 端显示器端显示器 速度信号（速度信号（2 2路）路） 压力传感器压力传感器1 1 压力传感器压力传感器2 2 事故状态记录器事故状态记录器 端双针表端双针表 端双针表端双针表 压力传感器压力传感器3 3 系统结构框图（车载部分） 图1-1车载原理方框图 主机箱：控制中心，内部由a、b两组完全相同的控制单元 组成。8个插件排列顺序依次为：监控记录、地面信息、通 信、模拟量输入/出、预留、数字量输入、数字量输入/出 、电源。 屏幕显示器：有屏幕显示器和数码显示器，屏幕显示器以 屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度 曲线，以图形、符号和文字形式显示地面信号机的位置、 种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口信息 。 列车事故状态记录器：在发生事故后可提供详细、准确的 列车运行状态数据，事故状态记录器具备抗冲击性能。 系统组成 转储器：将车载记录数据转录至地面微机系统供分析处 理，采用rs232通信方式，能自动识别不同设备类型及 记录书记格式。 速度传感器：提供速度信息，采用tqg15型或 df16型光电式速度传感器，满足相位防溜功能 的需要，无相位防溜功能时，速度信号可分别 取自两个速度传感器。 压力传感器：提供压力信息，采用tqg14型机 车压力变送器，均衡风缸压力信号用于反馈控 制一 提高常用制动减压量控制精度；制动缸压力信号 主要在机车单机运行时作为状态记录依据。 指针式速度指示：采用zl型或eqg3/8型双针 速度表，双针速度表的实际速度与限制速度指 针依靠装置主机驱动。双针速度表照明电源采 用机车照明电源。 课后思考 1、了解lkj2000型监控装置发展概述。 2、掌握系统方框图的组成？各起什么作用？ 二：列车运行控制系统 ctcs-2车载设备 一、一、ctcs-2ctcs-2级车载设备的功能；级车载设备的功能； 二、二、ctcs-2ctcs-2级车载设备构成；级车载设备构成； 学习掌握要求： ctcs-2级列控车载设备负责接收地面数据命令信息 ，生成速度模式曲线，监控列车运行，保证行车安全。 车载设备的主要功能包括：自检功能；数据的输入 和存储；界面显示；信息接收和发送；静态曲线比较； 动态曲线比较；列车定位；速度的测量及显示；行车许 可和限速命令显示；行车许可和限制速度的监督；司机 操作的监督；溜逸防护；信息记录；自动过分相；站名 和公里标显示；在非ctcs-2级区段运行功能；特殊行车 功能；其他防护功能。 一.ctcs-2级车载设备的功能 车载设备构成 车载安全计算机 轨道信息接收模块 应答器信息接收天线 轨道电路信息接收模块 应答器信息接收模块 速度传感器 人机界面 列车接口单元 运行记录单元 注释： 动车组的两端各安装一套独立的atp 车载设备；总体结构采用硬件冗余结构， 关键设备均采用双套，核心设备采用二乘 二取二结构，力求达到高安全性和可用性 ，安全等级达到sil4级。 二、车载设备的构成： 2.点式信息接收模块（btm) 负责与地面传输点式信息，一般指应答器传输模块。应答器传输模块 通过应答器天线不断向地面发送信号，当列车经过地面应答器时，地面 应答器被激活，并将存储的报文信息发送给应答器传输模块，btm接收 并解码得到应答器报文. 1.车载安全计算机（vcc) 车载安全计算机是列控车载设备的核心，从各个模块获取信 息，根据列车运行速度、线路坡度、轨道电路的状态等信息， 生成制动模式曲线，与控制速度与目标距离模式曲线进行比较 ，使列车安全运行. 3.连续信息接收模块 连续信息接收模块通过stm天线感应轨道电路的信息，由软件解调出信 号的载频和低频信息，并将这些信息传输给安全计算机，从而为生成制动 模式曲线提供数据信息，并且将原始信息提供给lkj监控装置。 5.人机界面(dmi) dmi为司机提供列车数据 显示。数据主要包括列 车运行速度，允许速度 ，目标速度，和目标距 离等信息。 dmi主要由显示器，键 盘，音响，以及电源板 ，主板，cpu板组成. 4.速度传感器 测速和测距是通过速度传感器来实现的。安装在动车 组两端车头的第二轴和第三轴上，将各轴的转速转换 成电信后进行输出给车载安全计算机。 6.列车接口单元（tiu) 列车接口单元是车载设备与动车组的接口。车载设备通 过列车接口单元获得来自动车组的各种开关量和反馈信息， 并通过它将制动和相关控制命令输出至动车组。列控系统和 车载设备与列车之间有输入和输出信号 7.记录单元 记录单元用来记录车载设备的工作等级，工作模式，设 备状态，司机的操作以及车载设备与地面设备间的全部信息 交互等，目的是清楚的了解车载设备的功能及司机驾驶列车 的过程. 课后思考题 了解车载设备的功能都有哪些？ 掌握各单元的功能是什么？ 第三章：列车运行控制系统 ctcs2地面设备 列控系统地面设备 车站列控中心室内设备 室外设备 应答器 地面设备 轨道电路 学习要求 一、车站列控中心一、车站列控中心技术特点 二、应答器工作原理二、应答器工作原理 三、级间切换三、级间切换 一.车站列控中心 （1）简介： 车站列控中心（简称tcc）是地面列车运行控制的核心， 传输车站连锁、列车超速防护系统所需要的全部地面信息 ，通过驱动接口控制相应的道岔、信号机及轨旁设别。采 用冗余的硬件结构，适用于装备计算机连锁或6502电气集 中、ctc或tdcs车站。ctcs-2列控系统框图见图所示 。车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产 生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨 旁 电路传送给列车。既有线暂按独立列控方式设置，将来 可考虑联锁、列控、区间一体化设置。车站列控中心从 ctc或tdcs获得统一时钟，并按统一时钟进行系统管 理和控制。车站列控中心设备影响时间不大于1s。车 站列控中心设备采用统一的标准，具有通用性。在 ctc或tdcs的车站车务终端上设有特定的列控中心人 机界面，包括输入、确认等，与既有车站车务终端的相 关内容进行统一。 （2）主要功能： a：临时限速功能 b：接车进路信息预告功能 （3）技术特点： 1）采用时钟同步比较的2乘2取2安全型计算机系统，分为 1、2两系。各系内部为2取2结构，双系互为备份。 2）以计算机联锁系统采用相同的硬件平台，为今后实现 联络列控一体化、减少设备投资和维护费用奠定了基础。 3）采用双套gps始终系统，与调度中心接受相同的卫星 信号，最大可能的保证了列控系统的精确时钟。 4）采用硬件电路实现双机热备状态控制保证在任意时刻只 能有一台处于主用状态，双击切换时间少于200ms 5）提供完善的维护系统，能够记录列控中心运行的每个状 态并进行数据回收。 6）采用高速的环形光纤网络，构成双击同步检测通道。 7）与外部重要系统之间均采用交叉连接的通讯方式实现物 理连接的冗余。 8）模块化程序结构设计对程序和数据进行固化并实时进行 检测保证数据正确性。 （4）系统结构： 1） 列控中心主要由列控中心主机（下图）和检测 机组成，主机采用2乘2取2可靠性和安全性冗余结构 。 2)车站列控中心有两种不同的结构，分别 适用于计算机联锁和6502电器集中联锁。 它两不同之处只在于列控中心要通过 继电接口采集6502电气集中的进路信息并 控制其限速降级显示，将对计算机联锁系 统的rs422通信接口更换为安全智能i/o组 合。 （5）系统接口 1）与ctc/tdcs接口（p口） 列控中心与ctc/tdcs系统的接口属于安全通信接口，采 用标准异步rs422串行接口，与ctc/tdcs的双机之间形成 交叉互连的冗余通道。 列控中心主要功能需求 从tdcs、ctc中获取调度命令，包括接发车信息、临时 限速信息（起点里程、长度、速度、车次、起止时间等）、 运行方向信息等。 临时限速信息也可由值班员在列控中心人机界面人工传输， 通过tdcs、ctc战机想列控中心传送。 对于tdcs，经车站值班员人工确认后方可执行。 应能自动反馈执行结果，出现问题及时报警。 2）与计算机联锁系统接口（q口） 从车站连锁系统获得得车站记录和相关实习信息，包括进 路、出站、通过、进路、股道号、信号机开放等。 根据需要，输入进站或进站信号机点黄灯、接近区段轨道 电路发黄码控制条件，由联锁完成控制和驱动。 对于站型简单、6502电气集中中间站，在保证安全控 车的前提下，q口可考虑简化处理：对进站能区分进 站信号机，正线通过，道岔直向或侧向接车，对出战 能区分是正向还是反向发车。 3）与监测系统连接（r口） 列控中心应具有自检、自诊、检测功能，含leu及相 关通道监测，自动向车站微机监测系统传送监测信息 。 4）与leu接口（s口） leu按照列控中心产生的应答器报文地址，实时选 择对应的报文向有源应答器传送。 未办理进路或leu与应答器通信中断时，应答器应 有保证行车安全的缺省报文。 二.地面应答器 （1）简介： 应答器是一种用于地面向列车信息传送的电视设备，分为 无源应答器和有源应答器。主要用途是向列控车载设别提 供可靠的地面固定信息和可变信息，也能像车载子系统发 送报文信息。 （2)传送信息: 1）线路基本参数：如线路坡度、轨道区段等参数； 2）线路速度信息：如线路最大允许速度、列车最大允许 速度等； 3）临时限速信息：当需要对列车运行速度进行限制时，向列 车提供临时限速信息； 车站进路信息：根据车站接发车进路，向列车提供“线路 坡度”、“线路速度”、“轨道区段”、等参数； 4）道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行的速度； 5）特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位 等; 6）其他信息：固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接 数据等。 ( 3 ) 地面应答器设备组成: 1)无源应答器：传输固定信息，主要提 供包括线路的坡度、闭塞分区和轨道电 路长度、载频、线路固定限速等信息。 2)有源应答器：传输可变信息。接收车 站列控中心的信息，并向列车传送。必 须通过专用的应答器电缆与leu相连， 用于发送来自于leu的报文，在既有线 提速区段，有源应答器设置在车站进站 端和出站端，主要发送限速信息进路。 （4 4 ）地面电子单元）地面电子单元leuleu： 用于实现车地信息传输。主要功能为接收外部发送的应答器用于实现车地信息传输。主要功能为接收外部发送的应答器 报文并连续向应答器转发。每一台报文并连续向应答器转发。每一台leuleu可以同时向可以同时向4 4台有源台有源 应答器发送不同信息内容的报文。如果应答器发送不同信息内容的报文。如果 leuleu自身故障或输入自身故障或输入 通道故障时，则会向应答器发送预先存储的报文信息。通道故障时，则会向应答器发送预先存储的报文信息。 1）leu的功能： 存储几百条至上千条报文。 接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发。每 一台leu可以同时向4台有源应答器发送不同信息 内容的报文。 接收外部发送的控制命令，根据控制命令选择一 条预先存储的报文并连续向应答器发送。 如果 leu自身故障或输入通道故障时，则会 向应答器发送预先存储的报文信息。 当有车载天线经过有源应答器上方时，leu不 转换新的报文。 输出开路与短路信息。 设备自检及事件记录，并向外部设备上传 2）内部连接结构 电源板cale：电源板通过插头连接外部的 dc24v电源，将其转换为leu所需的工作电源。 数据处理板crte：数据处理板是leu的核心处理单元。 串行输入接口板sleb：将rs422接口电平转换为数字电路 电平。 输出板serb： (5)应答器 应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传 输设备，用于在 特定地点实现地面与列车间的相互通信。 车载天线与应答器之间按电磁耦合的原理进行工作。 不论是有源应答器还是无源应答器，其工作原理相同：当列 车经过地面应答器上方时，应答器接收到列控车载设备点式 1）应答器的工作过程 接收电磁能量； 建立工作电源； 循环发送报文，直至能量消失。 2）应答器的接口 a接口：是应答器与列控车载设备之间的无线传输接口， 有上行数据接口a1、 信息接收天线发送的电磁能量后，应答器将能量转换为工作电 源，启动电子电路工作，把预先存储或leu传送的传输报文循 环发送出去，直至能量消失。供电接口a4、编程接口 a5。 a1接口是应答器向列控车载设备传输数据报文的接口。 a4接口是列控车载设备向应答器提供工作电源的接 口。 a5接口用于对应答器进行编程，即写入报文及生产 制造标识信息。 c接口：是leu与有源应答器之间的数据传输接口 ，具有c1接口、 c6接口、c4接口。 c1接口用于leu向有源应答器传送报文。 c6接口是由leu给有源应答器接口电路提供电源的接口。 c4接口用与有源应答器向leu发送列车通过信息。 3）应答器的功能 接收电能信号：探测、解调远程能量信号。 上行链路信号产生，该功能是应答器通过接口a1向车载 传送报文。 启动时的方式选择是发送自身存储的报文还是 发送接口c来的报文。 传音防护：对上行链路的限制。 操作/编程模式的管理。 4)应答器的安装 应答器应按装在轨枕中央，其表面应低于钢轨表面 93190mm 应答器间最小安装距离应满足：s 180km/h时，d=2.3m 180km/hs300km/h时，d=3.0m;300km/h s 500km/h时，d=5.0m 应答器课成组安装，每组最多8个，同一组中两相邻应答器 的间距不得大于12m 应答器应尽量安装在最小曲线半径大于300m的线路上。 应答器的具体安装位置应综合其作用、车载天线位置、信 号机等因素统筹考虑。 有源应答器地面电子单元（leu）应集中设置在信号楼，leu 与有源应答器采用专用应答器电缆连接，电缆最大长度应不 小于5km. 车载应答器天线安装在车载中心线位置，距离轨面 156279mm，两相邻天线间距至少应为2m. 5)应答器的命名规则 每个应答器的编号由大区编号、分区编号、车站编号和 单元编号组成。 大区编号：由三位十进制表示，编号范围为1127. 分区编号：由一位十进制表示，编号范围为1 7. 车站编号：由二位十进制表示，编号范围为1 60. 单元编号：由三位十进制表示，编号范围为1 255. (6)级间切换（补充） 1）ctcs-0级与ctcs-2级之间的转换实际上是控车权的交 换 2）图中有三个应答器均为无源应答器，分别为：正向预 告点（发送预告信息，提示做好转换准备）、切换执行点 （实施切换）、反向预告点（发送预告信息，提示做好转 换准备）。 3）根据列车运行方向，列车经过正向预告点时，预告将在前 方240m处要进行级间转换，到达切换执行点时进行切换， 速度降低，控车权由atp转为lkj，当0级向2级转换 时，列车经过反向预告点。预告将在前方240m处要进行级 间转换，到达切换执行点时进行切换，速度提高，控车权由 lkj转为atp。 4）当在转换的过程中出现问题时，预先制动后转换。 有源应答器的报文按应答器编码规则编制，各报文均固化 在leu中，内容包括编码、连接关系、临时限速（至限速 始点距离、限速区长度、限速速度）、进路长度、电码化 及线路载频、线路固定信息等。 5）与gps接口 列控中心系统与gps授时系统接口采用标准异步rs232 串行接口，与两个gps系统形成交叉互连的冗余结构。 轨道电路 （1）轨道电路的作用： 完成列车占用检测及列车完整性检查。 提供列车运行前方空闲闭塞分区数量。 为ctcs-2级提供行车许可。 （2）ctcs2级列车运行控制系统采用既有的zpw2000 系列无绝缘轨道电路。根据机车信号定义及分配， ctcs2级列车运行控制系统中轨道电路的基本码序为 ： 1）停车码序：l5l5 l4 l3 l2 l lu u hu; 2）45km/h接车进路码序：l5 l5 l4 l3 l2 l lu u2 uu; 3）80km/h接车进路码序：l5 l5 l4 l3 l2 l lu u2s uus; 4）轨道电路信息中的hu、uu、uus三个信息码具有明确的 速度含义，具体为：hu:0km/h;uu:45km/h;uus:80km/h。 课后思考题 1、掌握地面设备的总体组成？ 2、车站列控中心的功能是什么？ 3、leu的功能是什么？ 4、轨道电路的组成？ 5、轨道电路的作用？ 车站列控中心 车站列控中心（简称tcc）是地面列车 运行控制系统的核心，传输车站连锁、列车超 速防护系统所需要的全部地面信息，通过驱动 接口控制相应的道岔、信号机及轨旁设备。采 用冗余的硬件结构，适用于装备计算机联锁或 6502电器集中、ctc或tdcs车站。车站列控 中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产 生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源 应答器及轨道电路传送给列车。既有线暂按独 立列控方式设置，将来可考虑联锁、裂空、区 间一体化设置。 车站列控中心从ctc或tdcs获得统一时 钟，并按统一时钟进行系统管理和控制。车站 列控中心设备影响时间不大于1s，车站列控中 心设备采用统一的标准，具有通用性。在ctc 或tdcs的车站车务终端上设有特定的列控中 心人机界面，包括输入、确认、显示方式等， 与既有车站车务终端的相关内容进行统一。 列控中心设备 主要功能：根据其管辖范围内列车位置、联 锁进路以及线路限速状况等信息，确定各列车运 行许可，并通过轨道电路及点式应答器实时传送 给相关列车。具体功能如下： （1）接车进路信息预告功能：在联锁系统上办 理接车、发车或通过进路，信号开放后，联锁系 统把接发车进路信息发送给列控中心。 （1）临时限速功能：在ctc车务终端的临时限速 界面上，调出限速命令窗口，在该窗口内输入（ 或选择）操作员姓名、命令号、限速起点、限速 长度、速度级别、线路号和预计限速时间长度等 相关内容。对输入（或选择）内容进行有效性检 查，如果输入内容不合法，则给出提示；如果输 入内容合法，则生成限速命令数据包，然后将其 发送至列控中心。 2.地面应答器 地面应答器是一种用于地面向列车信息 传输的点式设备，分为无源应答器和有源应 答器。 功能:主要用途是向列控车载设备提供可 靠的地面固定信息和可变信息，也能向车载 子系统发送报文信息。 地面应答器 无源应答器（组）：主要用于提供包括线 路的坡度、闭塞分区或轨道电路长度、载频、 线路固定限速等信息。 有源应答器：传输可变信息。接收车站列 控中心的信息，并向列车传送。必须通过专用 的应答器电缆与led设备连接，可以根据led 设备所发送的报文，变化的向列车传送应答器报 文信息。向列车传送应答器报文信息。与led（ 地面电子单元）连接，用于发送来自于led的报 文，在既有线提速区段，有源应答器设置在车站 进站端和出战段，主要发送进路信息和临时限速 信息。 地面电子单元leu属于地面应答器的一部分 ，用来实现车地信息传输。地面电子单元主要功 能：接收外部发送的应答器报文并连续向应答器 转发。根据控制命令选择一条预先存储的报文并 连续向应答器发送。 地面电子单元及应答器 地面电子单元结构与原理：应答器地面电子 单元是通过铁道部开展的重要技术装备的技术引 进和国产化工作，leu设备安装与车站列控中心 机柜中，占用一层。主要用于实时接受列控中心 传送的报文数据并将其发送给有源应答器，实现 数据的安全传输。 leu与有源应答器连接，周期性地接受来自 于车站列控中心的报文，并连续不断的向有源应 答器发送可变信息的报文。 既有线提速区段采用了欧标点式应答器， 有阿尔斯通和csee两家公司的leu。两种 leu外形和实现的方式不同，但基本功能相 同，以下分别描述。 leu的功能 leu是故障-安全设备，是信号系统与应答器之间提供 接口主要有以下功能： 存储几百条之上千条报文。 接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发。 一台leu可以同时向4台有源应答器发送不同信息内容的 报文。 接收外部发送的控制命令，根据控制命令选择一条 预先存储的报文并连续向应答器发送。 当输入通道故障或leu内部有故障时，向应答器发 送预先存储的默认报文。 当输入通道故障或leu内部有故障时 ，向应答器发送预先存储的默认报文。 当有车载天线经过有源应答器上方时 ，leu不转换新的报文。 输出开路与短路监测信息。 设备自检及事件记录，并向外部设备 上传。 leu工作原理 1）报文接收：微处理器通过通信接口周期 性的从车站列控中心接收报文，并把报文 传送到逻辑控制单元，有逻辑控制单元把 周期性的报文输入变为连续的报文输出。 2）逻辑控制：微处理器收到报文后，把报 文转出在逻辑控制单元中，逻辑控制单元 相当于发送缓冲器，以564.48kbit/s的速率 把这个1023位的报文循环地输出。 轨道电路 轨道电路完成列车占用检测及列车完整性 检查，连续向列车传送控制信息。车站与 区间采用同制式的轨道电路。 ctcs-2级列车运行控制系统采用既有的 zpw-2000系列无绝缘轨道电路。 思考题 1、掌握地面设备的总体组成？ 2、车站列控中心的功能是什么？ 3、leu的功能是什么？ ctcs-3级列控系统的结构 总体结构 地面设备 车载设备 gsm-r无线通信网络 信号数据传输网络 车载安全计算机 gsm-r无线通信单元 轨道电路信息接收单元 应答器信息接收模块 记录单元 人机界面 列车接口单元 rbc tcc zpw-2000系列轨道电路 应答器 gsm-r通信接口设备 四.列车运行控制系统 ctcs-3车载设备 学习目标 1、掌握车载设备的组成； 2、掌握车载控制模式有几种，其名称？ ctcs-3级列车运行控制系统车载 设备 系统功能：超速运行防护：线路允许速度，近路 允许速度，临时限速和紧急限速。生成目标距离模式 曲线，根据来自stm的轨道电路信息、来自btm的线路 描述数据以及列车的特性，atp车载设备生成一次制动 的连续控制曲线。 ctcs-3级列控系统车载设备 车载设备 记录单元 (jru) 车载安全计算（vc ） 列车接口单元(tiu) 应答器信息接收模块(btm) 测速测距单元（sdu） 人机界面 (dmi) 轨道电路信息接收单元(tcr) gsm-r无线通信单元(rtu) ctcs-3级列车运行控制系 统车载设备主要组成 车载安全计算机：对列车运行控制信息进行综合处理， 生成目标距离曲线，控制列车按命令运行。 无线通信(gsm-r)车载设备作为系统信息传输平 台完成车-地间大容量的信息交换。 轨道电路信息接收单元（tcr）：用于接收轨道电 路信息，并将其传给主机。 应答器信息接收模块（btm）：获取前方进路信息， 确定列车位置，确定列车的运行方向，获得进路信息，获得 临时限速信息。 记录单元（jru/dru）：用于记录列车运行中，车 载设备采集的原始信息和车载设备输出的控制信息. 人机界面（dmi）:显示列车当前速度、最大限速、 目标速度、等驾驶信息。 列车接口单元(tiu）：用于连接车载其他模块的接 口。 ctcs-3级列车运行控制系统 车载设备监控模式 ctcs-3级列控车载监控模式有九种主要工 作模式。 其中通用的模式有完全监控模式(fs)、 目视行车模式（os）、引导模式(co)、调车 模式（sh）、隔离模式（is）、待机模式（ sb）和休眠模式等七种模式；仅适用于ctcs- 2级的模式有部分监控模式(ps)和机车信号模 式（cs)。 完全监控模式 （fs) 部分监控模式 （ps）c2专有 机车信号模式 （cs)c2专有 待机模式 （sb） 引导模式 （co） 隔离模式 （is） 调车模式 （sh） 目视行车模式 （os） 休眠模式 （sl） 列控车载设备 列控车载设备 九种主要工作模式 ctcs-3级列控车载控制模式 ctcs-3级列车运行控制系统 车载设备监控模式 待机模式：当列控模式上上电时，执行自检和外部设备 测试正确后处于待机模式，车载设备禁止列车移动。当司机 开启驾驶台时，列控车载设备中的dmi投入正常工作。 完全监控模式：当车载设备具备列控所需的全部数据(包 括列车数据、行车许可和线路数据等）时，列控车载设备生 成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（dmi） 显示运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监 控列车安全运行。 引导模式：引导模式：ctcs-2ctcs-2级主控时，车载设备从轨道级主控时，车载设备从轨道 电路接收到的电路接收到的hbhb码后形成轨道区段终端限速码后形成轨道区段终端限速40km/h40km/h， 接收到无码时，自动转入本模式，当列车超速超过接收到无码时，自动转入本模式，当列车超速超过 45km/h45km/h时，时，atpatp触发常用制动。载本模式下，如果走触发常用制动。载本模式下，如果走 行行6060秒或秒或300m300m不按压警惕按钮，则不按压警惕按钮，则atpatp触发紧急制动触发紧急制动 停车停车 部分监控模式（部分监控模式（c2c2专有）：本模式为缺少应专有）：本模式为缺少应 答器数据而采用缺省线路数据时的监控模式。答器数据而采用缺省线路数据时的监控模式。 ctcs-3级主控时，当开放引导信号或出站信号机开放且列车前 段距离出站信号机较远（大于250m）发车时，列控车载设备生成 目标距离连续速度控制模式曲线，并通过dmi显示列车运行速度、 允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按引导监控曲线控 车，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。 目视行车模式：目视行车模式：ctcs-2ctcs-2级主控时，如果轨道电路出现级主控时，如果轨道电路出现huhu或或h h 信号或无信号，列车停车后，如果司机按压信号或无信号，列车停车后，如果司机按压“目视目视”键，键，atpatp转入转入 目视行车模式，限速目视行车模式，限速40km/h40km/h，当列车速度超过，当列车速度超过45km/h45km/h时，时，atpatp触发触发 常用制动。在本模式下。如果走行常用制动。在本模式下。如果走行6060秒或秒或300m300m不按压警惕按钮，则不按压警惕按钮，则 atpatp触发紧急制动停车。触发紧急制动停车。 调车监控模式：ctcs-2级主控时，在站内停车时， 司机按压“调车”键，atp车载装备不管有无轨道电路信息 ，都会生成40km/h的限速，当列车超过该45km/h速度时， atp出发常用制动。同时当收到出站口“调车危险”的应答 器信息包时，列控车载设备启动紧急制动停车。 ctcs-3级主控时，当进行调车作业时，司机按压调车 按钮，向rbc发出调车请求，经rbc同意，列控车载设备转 入调车模式（sh）后，并与rbc断开连接，退出调车模式（ sh）后再重新与rbc连接。 隔离模式：当列控车载设备停用时，需在停车情况下隔离模式：当列控车载设备停用时，需在停车情况下 ，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载 设备不具备安全监控功能。列车车载设备应能够检测隔离开设备不具备安全监控功能。列车车载设备应能够检测隔离开 关状态。关状态。 该模式仅用于ctcs-2级控车。当列车运行到地面设备配置未装备 ctcs-3/ctcs-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令 )，经司机操作后，列控车载设备按码行车，并显示机车信号。当列车 越过禁止信号时触发紧急制 。 休眠模式：适用于非本务端列控车载设备。在该模式下，列 控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录等级转换及rbc切换信 息等功能。列车折返，非本务段升为本务端后，车载设备可自动进 入正常工作状态。 思考题 掌握要点： 1、车载设备的组成？其各部分的功能？ 2、车载控制模式有几种？都有哪几种？ 3、各种模式的功能？ 五：中国列车控制系统列控地面设备 ctcs-3 学习要求 地面设备组成； 轨道电路的作用； 应答器的分类及作用； 无线闭塞中心rbc 列控中心tcc zpw-2000（um）系列轨道电路 应答器（含leu） gsm-r通信接口设备等组成 地面设备 一、无线闭塞中心设备组成与维护 1、无线闭塞中心系统功能及结构 功能：无线闭塞中心（rbc）是ctcs-3 级列控系统的地面核心设备。无线闭塞中心根据联 锁、临时限速服务器、相邻rbc、ctc和车载设 备提供的信息，生成列车行车许可等控制信息，并 通过无线通信方式发送给车载设备，以控制列车的 安全追踪运行。 工 程 配 置 工 具 rbc本地终端 接口服务器 司法记 录器 rbc主机 维护 终端 isdn服 务器 ctc系统 csm系统 临时限速服务器 联锁 相邻rbc系统 gsm-r rbc系统 （1 1）系统结构）系统结构 rbcrbc系统结构由系统结构由rbcrbc主机、主机、 isdnisdn服服 务器、务器、rbcrbc维护终端、接口服务器、维护终端、接口服务器、rbcrbc本本 地终端、地终端、rbcrbc司法记录器（司法记录器（r-jrur-jru）等部分）等部分 构成。构成。rbcrbc系统设备示意图如下图所示。系统设备示意图如下图所示。 （1）无线闭塞中心（rbc） 交换机l 维护终端 操作控制 终端 司法记录器 （wjru） isdn 服务器 无线闭塞单 元（rbu） 交换机r 协议适配器 （vic） rbc 图 rbc硬件结构 1）rbc主机 实现rbc的核心逻辑功能，采用符合故障-安全原则的安全 计算机平台进行安全相关逻辑运算和控制，具有消息加密解密 功能。 2）rbc系统配备独立的维护终端 实现rbc主机的维护。每个rbc至少设置一个维护终端。 3）接口服务器 负责实现rbc和ctc、信号集中监测系统（csm）、rbc 本地终端设备间的信息交互功能。能记录rbc、司法记录器、 rbc本地终端和其自身的报警和事件信息，每则信息都应保存相 应的时间戳，并将来自rbc、司法记录器、rbc本地终端和其自 身的报警信息报告给信号集中监测系统。 接口服务器实现的接口包括： rbc主机和接口服务器； 接口服务器和ctc； 接口服务器和rbc本地终端； 接口服务器和信号集中监测系统； 接口服务器和司法记录单元r-jru。 4）在机械室配置rbc本地终端 与rbc主机相连，实现rbc系统的维护与操作。使 用rbc本地终端能实现rbc主机、接口服务器的在线、 待机切换。 5）司法记录器 将记录的所有交互事件和系统状态存储于rbc司法 记录器中，用于系统事故后的故障调查，信息和事件的记 录功能基于计算机硬件平台和以太网数据通信来实现。 2、rbc具体功能 rbc在c3系统中的主要功能：负责根据线路 特性（如坡度、线路固定限速）、运输条件（列车间 隔）和其他系统的情况（如轨道占用信息、联锁进路 状态等）向列车发送速度距离监控所需要的移动授 权信息（ma），并通过gsm-r无线通信系统传输给 车载自动超速防护系统atp设备，保证其管辖之内列 车的运行安全。 无线闭塞中心（rbc）通过以太网与临时限速 服务器进行连接，获取临时限速命令信息。临时限速 服务器可以和多个rbc相连，一个rbc只能和一个临 时限速服务器相连。 ，列车与无线闭塞中心建立通信的过程。 列车注册 是列车接近无线闭塞中心的控制范围 3、通信接口 rbc实现的与外围设备通信接口主要包括： 与联锁接口；与临时限速服务器（tsrs）接口；与相邻 rbc接口；与gsm-r接口；与ctc接口等。 列车注册 ： 是列车接近无线闭塞中心的控制范围 ，列车与无线闭塞中心建立通信的过程。 列车注销 ： 是指列车离开无线闭塞中心的控制范围 ，请求脱离rbc的运行控制，rbc将运行控制权交于 下一rbc，完成列车的跨区运行。 4、无线闭塞中心各rbc间切换 rbc切换描述了在不同rbc边界处， 实现列车在两个rbc间行车许可控制的安 全切换过程。rbc切换采用rbc间直接通 信的方式交换rbc切换信息。 rbc-rbc转换应设置预告点、rbc切换点和切 换标志牌。 （1）预告点（lta） 当车载设备向rbc发送通过该应答器的位 置报告后，rbc判断可以开始向列车发送rbc切 换信息。预告点可以是区间任何一个位置合适的 普通定位应答器组。 （2）rbc切换点（rn） 当列车前端通过该点时，当前rbc停止对 列车的控制，切换到另一个rbc进行控制。同时 ，该点设置的应答器组向车载设备发送rbc切换 命令，命令处于休眠模式的车载设备记录与新 rbc连接所需要的信息。 （3）切换标志牌 在rbc切换点处，应设置标志牌提示司机 列车进入另一个rbc控制区域。 二、无线通信（gsm-r）地面设备 gsm-r实现车载设备与地面设备之间连续、 双向、大容量的信息传输。 gsm-r核心网主要包括移动交换子系统、 gprs子系统、智能网子系统，应按照全路核心 网建设规划建设，各条客运专线接入相关节点。 1）gsm-r核心网：gsm-r核心网包括移 动交换子系统、gps子系统、智能网子系 统。 2） a.系统功能:为rbc提供与调度所之间的 数据通信 。 b.提供双网络承载服务。 c.双网同时在线，不存在只用和备用之分 。 三、列控中心（tcc） tcc是列控系统地面子系统的核心部分。 tcc接收轨道电路的信息，并通过联锁系统传送 给rbc；同时，tcc具有轨道电路编码、应答器 报文储存和调用、站间安全信息传输、临时限速 功能，满足后备系统需要。 tcc之间通过安全局域网进行连接，实现 tcc与车站联锁系统之间、tcc之间安全信息传 输。 tcc采用2x2取2安全计算机平台，具有技 术成熟、可靠等特点。 四、轨道电路 轨道电路完成列车占用检测及列车完 整性